考点13电学实验

1、考点13电学实验1. （2014新课标全国卷I）利用如图甲所示电路，可以测量电源的电动势和内阻所用的实验器材有®心十鱼r产|'I待测电源甲待测电源，电阻箱R（最大阻值999.9Q）,电阻F0（阻值为3.0Q）,电阻R（阻值为3.0Q）,电流表.（量程为200mA,内阻为FA=6.0Q）,开关S。实验步骤如下： 将电阻箱阻值调到最大，闭合开关S; 多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R; 以1为纵坐标,R为横坐标，作1R图线（用直线拟合）； 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。回答下列问题：（1）分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则1与R的关系式为_。实验得到

2、的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.0Q时电流表的示数如图乙所示,读出数据，完成下表。答:,。R/Q1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.1250.1000.0910.0840.077I-1/A-16.998.0010.011.011.913.0ay/A'112.0il.OI<).08.0Jin.ii5.00 I HI Illi k=AQ-1,截距b=(4)根据图线求得电源电动势E=V,内阻r=Q。(3) 在图丙的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率【解题指南】本题要首先利用闭合电路欧姆定律得出I与R的函数关系，然后变形成y=kx+b这样

3、的一次函数。【解析】本题考查了测量电源电动势和内电阻。(1)电流表电阻是R的2倍，所以干路电流为3I,根据闭合电路欧姆定律E3I(rRoR)IRa代入数据，化简得133r15R-IEE电流表每小格表示2mA,因此电流表读数是0.110A,倒数是9.09A-1。根据坐标纸上给出的点，画出一条直线，得出斜率k=1.0A-1Q-1,截距b=6.0A-1。(4)斜率k右因此E51.0。答案：13R!5（2）0.1109.09（3）1.0（或在0.961.04之间）6.0（或在5.96.1之间）（4）3.0（或在2.73.3之间）1.0（或在0.61.4之间）2. （2014北京高考）利用电流表和电压表

4、测定一节干电池的电动势和内电阻。要求尽量减小实验误差。（1）应该选择的实验电路是图1中的（选填“甲”或“乙”）。+1，©'|乙图1（2）现有电流表（00.6A）、开关和导线若干以及以下器材：A. 电压表（015V）B. 电压表（03V）C. 滑动变阻器（050Q）D. 滑动变阻器（0500Q）实验中电压表应选用；滑动变阻器应选用。（选填相应器材前的字母）某位同学记录的6组数据如下表所示，其中5组数据的对应点已经标在图2的坐标纸上，请标出余下一组数据的对应点，并画出U-I图线。序号123456电压U/V1.451.401.301.251.201.10电流I/A0.0600.12

5、00.2400.2600.3600.480+:-a(4) 根据中所画图线可得出干电池的电动势EV,内电阻r=Q。(5) 实验中，随着滑动变阻器滑片的移动，电压表的示数U及干电池的输出功率P都会发生变化。图3的各示意图中正确反映P-U关系的是。【解析】(1)干电池的内阻较小，电压表的分流作用可以忽略，所以选甲图电路。(2) 依据安全、精确、方便的原则：电源电压为一节干电池，大约为1.5V,所以电压表应选B；滑动变阻器串联在电路中，其阻值应选与待测电阻阻值(大约几欧)相当的,应该选C。(3) 先描点,再作图,第四个点误差较大，应该舍去,如图所示。一冲+Ed4-l-T工二-J-la-b-亠-Ly-i

6、f*-IXET(4) U轴的截距为电动势，为1.50V,直线的斜率为内阻r=二1510I0.60.83Qo(5) 随着U的增大，外电阻是不断增大的，当滑动变阻器的阻值等于电源内阻时，电源的输出功率最大；当U与E相等时,则意味着外电阻为无穷大，处于断路状态,电路中电流为零，此时电源输出功率P为零,C正确。答案:(1)甲(2)BC(3)见解析1.500.83(5)C【误区警示】本题计算斜率时容易写成r=U=圧Q而出错,原因是没有看清UI0.6轴起点并不是0,应该写成二上二亜丄0Q才可；判断P-U关系时容易错选D,原因I06是没有考虑到U=E时外电路已断路，输出功率P一定为零。3. (2014安徽高

7、考)某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验。(1) 他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图甲所示，得出电压表的内阻为3.00X103Q,此时电压表的指针也偏转了。已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”,表内电池电动势为1.5V,则电压表的示数应为V(结果保留两位有效数接电压天(2) 为了更准确地测量该电压表的内阻步骤如下：A. 断开开关S,按图乙连接好电路；B. 把滑动变阻器R的滑片P滑到b端;C. 将电阻箱R的阻值调到零；D. 闭合开关S;R/,该同学设计了图乙所示的电路图，实验E. 移动滑动变阻器R的滑片P的位置,使电压表的指针指到3V的位置；F. 保持滑动

8、变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R的阻值使电压表指针指到1.5V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；G.断开开关So实验中可供选择的实验器材有：a. 待测电压表b. 滑动变阻器：最大阻值2000Qc. 滑动变阻器：最大阻值10Qd. 电阻箱：最大阻值9999.9Q,阻值最小改变量为0.1Qe. 电阻箱：最大阻值999.9Q,阻值最小改变量为0.1Qf. 电池组：电动势约6V,内阻可忽略g. 开关,导线若干按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题： 要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用（选填“b”或“c”），电阻箱

9、中选用（选填“d”或“e”）o 电压表内阻的测量值R测和真实值R真相比,R测R真（选填“>”或“<”）;若RV越大，则|R测“越（选填“大”或“小”）oR真【解析】（1）电压表的示数即为等效电路的外电压，由表盘读数可知，现在的欧姆表用的是“X100”挡，故现在的多用表内阻为1500Q,由闭合电路欧姆定律可得UPRRMOV。（2）滑动变阻器选用分压式接法，为了便于调节，滑动变阻器应该选用阻值较小的c;电压表半偏时，所串联的电阻箱的阻值约为3000Q,故电阻箱应选用do根据闭合电路欧姆定律可知，随着电阻箱阻值变大，电源的外电压随之变大当电阻箱调至电压表半偏时，此时电压表与电阻箱两端的总

10、电压比电阻箱阻值为零时要大，故此时电阻箱的实际分压是大于电压表的示数的，故R*>R真。FV越大，外电阻越大，干路电流越小，外电阻变化时，外电压的变化量越小，故R测误差越小，从而|R测R真|越小。R真答案：(1)1.0(2)cd>小【误区警示】本题中电压表半偏时，电阻箱的电压与电压表电压大小关系不清楚导致答案错误。4. (2014浙江高考)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值。(1)图甲是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图甲中画出。乙小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到U-I图上，如图乙所

11、示。在图中，由电流表外接法得到的数据点是用(选填“O”或“X”)表示的。(3) 请你选择一组数据点，在图乙上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为Q。【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析(1)知道内接法和外接法的连接方式(2)知道物理作图方式。【解析】(1)根据外接法的连接方式连接实物图iriHii!笔/0203()4(),5OhO90C7G543210(2) 用“X”表示的数据点是由电流表外接法得到的，R=(1.11.3)Qo(3) 用“O”数据点连线，R=(1.51.7)Qo答案：见解析5. (2014福建高考)某研究性学习小组利用伏安法测定某一电池组的电动势和内阻,实验原理如图甲所

12、示，其中,虚线框内为用灵敏电流计闕改装的电流表，为标准电压表,E为待测电池组,S为开关,R为滑动变阻器,Ro是标称值为4.0Q的定值电阻。 已知灵敏电流计一的满偏电流lg=100A、内阻rg=2.0kQ,若要改装后的电流表满偏电流为200mA应并联一只Q(保留一位小数)的定值电阻R; 根据图甲，用笔画线代替导线将图乙连接成完整电路某次实验的数据如下表所示测量次数12345678电压表0读数U/V5.265.165.044.944.834.714.594.46改装表色读数20406080100120140160I/mA该小组借鉴“研究匀变速直线运动”实验中计算加速度的方法（逐差法）,计算出电池组

13、的内阻r=Q（保留两位小数）;为减小偶然误差，逐差法在数据处理方面体现出的主要优点是。该小组在前面实验的基础上，为探究图甲电路中各元器件的实际阻值对测量结果的影响，用一已知电动势和内阻的标准电池组，通过上述方法多次测量后发现：电动势的测量值与已知值几乎相同，但内阻的测量值总是偏大。若测量过程无误,则内阻测量值总是偏大的原因是。（填选项前的字母）A. 电压表内阻的影响B. 滑动变阻器的最大阻值偏小C. Ri的实际阻值比计算值偏小D. Ro的实际阻值比标称值偏大【解题指南】解答本题时应明确以下三点(1) 电表的改装原理；(2) “逐差法”的理解与迁移；(3) 等效内阻与误差分析。【解析】据(l-l

14、g)Ri=lgrg可得R=1.0Q 依电路图连接实物图如图所示 借鉴逐差法有r内+R二5555u?5555.656,电池组的内阻r内二r-Ro=5.66Q-l5|11612|71318144.0Q=1.66Q,逐差法的优点是充分利用已测得的数据，减小偶然误差。 若考虑电压表内阻的影响，则内阻的测量值比真实值小，滑动变阻器的最大值对测量结果无影响,A、B错误;据r内=r-Ro可知R)的实际阻值比标称值大，则内阻的测量值总是偏大，D正确;Ri的实际阻值比计算值小，则实际通过电流表的电流大于示数，据r|UI可知内阻的测量值偏大,C正确。答案：1.0见解析图1.66充分利用已测得的数据，减小偶然误差C

15、D6. (2014四川高考)如图是测量阻值约几十欧的未知电阻R的原理图，图中F0是保护电阻(10Q),R1是电阻箱(099.9Q),R是滑动变阻器A和A是电流表,E是电源（电动势10V,内阻很小）在保证安全和满足要求的情况下，使测量范围尽可能大。实验具体步骤如下：（i）连接好电路,将滑动变阻器R调到最大；（ii）闭合S,从最大值开始调节电阻箱R,先调R为适当值,再调节滑动变阻器R,使A示数Ii=0.15A，记下此时电阻箱的阻值R和A的示数I2；（iii）重复步骤（i）,再测量6组R和I2值；（iv）将实验测得的7组数据在坐标纸上描点。根据实验回答以下问题： 现有四只供选用的电流表：A. 电流表

16、（03mA内阻为2.0Q）B. 电流表（03mA内阻未知）C. 电流表（00.3A,内阻为5.0Q）D. 电流表（00.3A,内阻未知）A应选用,A2应选用。 测得一组Ri和12值后，调整电阻箱R,使其阻值变小，要使A示数11=0.15A,应让滑动变阻器R接入电路的阻值（选填“不变”“变大”或“变小”）。 在坐标纸上画出R与丨2的关系图。Q。 根据以上实验得出RX=【解析】假设R约为20Q,则流过A2的电流约为弃°.5A,则电流表的量程应选00.3A,若已知A的内阻,Ri与丨2可组成一次函数图像，便于求出FX。R阻值变小，并联部分电阻变小，不计电源内阻，若保持Ii不变，应使R接入电路

17、的阻值变大。 如图所示Ii由题意知l2(RxRa2)Ii(RoRiRai),即Ri(RxRa2"2RoRai,由图像的斜率可求得(RxRa2)=240,代入数据解得R=3iQ。li答案：DC变大见解析图3i7. (20i4广东高考)某同学设计的可调电源电路如图甲所示，Ro为保护电阻,P为滑动变阻器的滑片，闭合电键S电压L甲 用电压表测量A、B两端的电压：将电压表调零，选择03V挡，示数如图乙，电压值为V 在接通外电路之前，为了保证外电路的安全，滑片P应先置于端。 要使输出电压U变大,滑片P应向端滑动。 若电源电路中不接入R0,则在使用过程中，存在(选填“断路”或“短路”)的风险。【解

18、题指南】解答本题时应从以下三点进行分析：(1) 电压表如何进行读数。(2) 如何保证外电路的安全，即让外电路的初始电压最小。(3) 滑动变阻器分压式接法的特点。【解析】选择03V挡,则读下面的数据，再估读一位，电压值为1.30V;为了保证外电路的安全，接通电路后应让输出电压为最小，当滑片P置于A端时,接通外电路之后输出电压为0,这样能保证外电路的安全；要增大外电路电压，需要使滑片滑向B端；保护电阻的作用是防止电流过大，如果电路中不接入保护电阻,可能会存在短路的风险。答案:1.30AB短路8. (2014山东高考)实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。该同学

19、首先测得导线横截面积为1.0mm,查得铜的电阻率为1.7x10-8Qm再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻RX,从而确定导线的实际长度。T(1gIbti-|_E冷甲可供使用的器材有：电流表：量程0.6A,内阻约0.2Q;电压表：量程3V,内阻约9kQ;滑动变阻器R：最大阻值5Q;滑动变阻器F2:最大阻值20Q;定值电阻：R°=3Q电源:电动势6V,内阻可不计；开关、导线若干回答下列问题：(1) 实验中滑动变阻器应选(选填“R”或“R”)，闭合开关S前应将滑片移至(选填“a”或“b”)端。(2) 在实物图丙中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余部分的连接。丙调节滑动变阻器，当电

20、流表的读数为0.50A时，电压表示数如图乙所示，读数为V。导线实际长度为m保留2位有效数字)【解析】(1)被测电阻的阻值约为Rx1.7108s1.0106大电流为In=0.6A,所以电路中总电阻的最小值为Im0.61.7,而电路中最10,则滑动变阻器的阻值最小为R动二R-R-R°=5.3Q,故滑动变阻器应选择R；在电路中滑动变阻器为限流接法，闭合开关之前，其阻值应置于最大值处，即a处电路连接如图所示电压表的读数为2.30V。(4) 被测电阻的测量值为RxUR0,Rx丄，代入数据，解得导线的实际长度为Isl=94m答案:(1)R2a(2)见解析(3)2.30(4)94【误区警示】本题中

21、滑动变阻器容易误选阻值较小的R,原因在于没有考虑电路中电表的安全问题，如果选择R,则电路中的最小电流就会大于电流表的量程，电表将被烧坏。9. （2014江苏高考）某同学通过实验测量一种合金的电阻率。（1）用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件_（选填“A“B”“C'或“D”）。从图中的示数可读出合金丝的直径mm（2）如图所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化。由此可以推断：电路中（选填图中表示接线柱的数字）之间出现了（选填

22、“短路”或“断路”）。（3）在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7Q。为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应做怎样的改进?请写出两条建议。【解析】（1）为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧部件B。图中螺旋测微器的读数为0.410mm图示位置发生很小的变化即电压表读数3V左右，电流表读数几乎为0。7、9间断路会出现这个情况。根据电压表和电流表的内阻，计算电阻值R.RvRa30000.330,因为FX>30Q,所以要用电流表内接。故改进方面为改用电流表内接；测

23、量多组电流和电压值,计算出电阻的平均值。（或测量多组电流和电压值，用图像法求电阻）答案:（1）B0.410（2）7、9断路（3）见解析【误区警示】螺旋测微器一般考查读数，但是第（1）问考查了旋钮的功能，很多同学可能选择D导致错误；另外估读部分漏掉致错。第（2）问中的问题是判断89断路致错，第问主要是不能根据数据回答完整。甲10. （2014重庆高考）某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。a蓄电-池c断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示

24、，读数为V,说明正常（选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”）。红表笔接b点,断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。【解题指南】解答本题需注意以下三点：(1) 多用电表直流50V的刻度值为1V,读数时需估读到0.1V。(2) 电压表有示数，则电压表与电源组成的电路为通路，该部分电路无故障。(3) 电压表无示数，则电压表与电源组成的电路为断路，该部分电路有故障。【解析】多用电表直流50V的量程读中间均匀部分，共50格,每格1V,应该估读到0.1V,指针在1112之间，读数为11.5V。开关断开，相当

25、于电压表并联在蓄电池两端，读出了蓄电池的电压，故蓄电池是正常的。两表笔接b、c之间并闭合开关，测得相同电压，说明a、b之间是通路,b、c之间是断路，故障器件是小灯。答案:11.5(11.211.8)蓄电池小灯11. (2014新课标全国卷H)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻R约为200Q,电压表的内阻约为2kQ,电流表的内阻约为10Q,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式R=U计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为FX1和甩,则(选填“Fl”或“RZ)更接近待测电阻的真实值，且测量值艮(选填“大于”“等于”或“小于”）真实值，

26、测量值R2（选填“大于”“等于”或“小于”）真实值。©j®*甲Rx金Li-L_乙【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点：（1）当&RaR/时采用内接法，当Rx,RR/时采用外接法；内接法测量值大于电阻的真实值，外接法测量值小于电阻的真实值。【解析】由于Rx,RaR/,所以采取电流表内接法测量更准确，即题图甲电路测量,Rxi更接近待测电阻真实值；题图甲电路测量由于电流表的分压使测量值大于真实值;题图乙电路测量由于电压表的分流使测量值小于真实值。答案:R<1大于小于12. （2014天津高考）现要测量一个未知电阻R的阻值，除FX外可用的器材有：多用电表（仅可使用

27、欧姆挡）；一个电池组E（电动势6V）;一个滑动变阻器R（020Q,额定电流1A）;两个相同的电流表G（内阻Rf1000Q,满偏电流lg=100A）;两个标准电阻（R1=29000Q,R2=0.1Q）;一个电键S、导线若干。为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“X10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是（填字母代号）。A. 这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆B. 这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆C. 如需进一步测量可换“X1”挡,调零后测量D. 如需进一步测量可换“X1k”挡,调零后测量根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求

28、测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。【解析】因为多用电表指针几乎满偏，故可知所测电阻很小，只有几欧姆,A对,B错;根据欧姆表的特点，若要进一步精确测量，应换用小倍率，并进行欧姆调零,C对,D错。根据伏安法测电阻原理和串、并联电路规律，可将一个电流表串联电阻R后测量电压,另一个电流表并联F2后测量电流，题目要求能耗较小，故滑动变阻器采用限流式,所以电路设计如图所示：他心I*1-T_|IG1丿1答案:AC见解析13. （2014上海高考）在“用DIS测电源的电动势和内阻”的实验中（1）将待测电池组、滑动变阻器、电流传感器、电压传感器、定值电阻、电键及

29、若干导线连接成电路如图甲所示。图中未接导线的A端应接在点（选填“B”“C”“D或“E”）。实验得到的U-I关系如图乙中的直线I所示，则电池组的电动势为(3) 为了测量定值电阻的阻值，应在图甲中将“A”端重新连接到点(选填“B”“C'“D'或“E”)，所得到的U-I关系如图乙中的直线H所示，则定值电阻的阻值为Q。【解题指南】解答本题注意以下两点：(1) 在路端电压的U-I关系图像中，纵截距为电池组的电动势，斜率的绝对值为内电阻阻值；(2) 图乙中的直线H的斜率的绝对值为内电阻阻值与定值电阻阻值之和。【解析】(1)电压传感器测的是路端电压，且开关打开，电压传感器示数应为零，故导线的

30、A端应接在C点。由图乙中的直线I可知U-I关系图线的纵截距为2.8V,即为电池组的电动势，斜率的绝对值为28Q=20即内电阻阻值为2Q。1.4为了测量定值电阻的阻值，应将A端接到D点，由图乙中的直线H可知，斜率的绝对值为28Q=5Q,即内电阻阻值与定值电阻阻值之和为5Q,所以定值电阻0.56的阻值为5Q-2Q=3Q。答案:(1)C(2)2.82(3)D314. (2014海南高考)现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示三40456cm#1-35JI

31、lli1IIH1dihihii尹III丨1nu01020甲乙（1）由图读得圆柱体的直径为mm长度为cm。若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用DL表示,则用DL、I、U表示的电阻率的关系式为p=【解题指南】解答此题应明确以下两点（1）掌握游标卡尺、螺旋测微器的读数规则，特别是有效数字的位数；（2）理解欧姆定律和电阻定律。【解析】（1）圆柱体的直径为1.5mm+34.5X0.01mm=1.845mm;长度为42mm+&0.05mm=42.40mm=4.240cm;(2) 由欧姆定律RU和电阻定律R联立得2RSUSDUoLIL4IL答案:(1)1.845(1.842D2u1.846均可)4.240(2)DU4IL15. （2014海南高考）用伏安法测量一电池的内阻。已知该待测电池的电动势E约为9V,内阻约数十欧，允许输出的最大电流为50mA可选用的实验器材有：电压表（量程5V）;电压表圈（量程10V）;电流表（量程50mA）;电流